Ізотропності називається незалежність фізичних властивостей тіла від напряму всередині нього. Якщо такі фізичні властивості тіла як модуль пружності, коефіцієнт теплопровідності, показник заломлення і т. П. Однакові в усіх напрямках, то таке тіло буде ізотропним.
Якщо ж для різних напрямів усередині даного тіла ці властивості будуть різними, то кажуть, що таке тіло має анізотропією, іліанізотропіей. Отже, під анізотропією розуміється залежність властивостей макроскопически однорідного тіла від напряму по відношенню до осей координат, пов'язаних з самим тілом. Ізотропним є аморфні тіла, рідини і гази. Анізотропія ж є характерною особливістю крісталлов.Но виявити анизотропность можна не у всяких кристалічних тіл, а тільки умонокрісталлов. Більшість оточуючих нас кристалічних тіл, наприклад метали, являютсяполікрісталліческімі., 'Т.е.онабільш складаються з дуже великого числа зрощених один з одним дрібних кристалічних зерен (всередині якої зберігаються незмінними напрямки кристалографічних осей), різноорієнтованих. Якщо в орієнтації цих дрібних кристаликів немає якогось певного порядку, то дане полікристалічне тіло буде изотропно. Якщо ж в орієнтації кристалічних зерен спостерігається впорядкованість (а вона може виникнути прі.такіх методах обробки металів, як прокатка, протяжка, волочіння), то матеріал називаетсятекстурірованним і виявляє деяку анизотропность.
Процес затвердіння рівномірно охолоджується чистого металу схематично пояснюється рис. 1.14, на якому показані чотири стадії кристалізації. Мал. 1.14, а відповідає початковій стадії кристалізації - відбувається виникнення центрів кристалізації (вони позначені хрестиками). У другій стадії (рис. 1.14, б) центри розростаються і стають кристалами, паралельно виникають нові центри- У третій стадії (рис. 1.14, в) зростання кристалів триває, деякі з них стикаються .і створюють перешкоди один одному в зростанні. У рідкій фазі триває виникнення центрів кристалізації. Мал. 1.14, г-кристалізація закінчилася; вийшов конгломерат зерен неправильної форми - полікристалів.
У звичайних полікристалічних металах кристалічні зерна настільки малі, що, як правило, помітні лише при спостереженні в мікроскоп. Але при повільному охолодженні розплаву металу можна отримати крупнозернистий злиток, в якому кристалічні зерна легко розглянути неозброєним оком. Якщо ж застосувати особливу методику охолодження розплаву металу, то можна отримати такі зразки, в яких буде перебувати всього одне кристалічна зерно - один кристал. Такі однокристальних зразки називаються монокристалами.
У природі зустрічаються досить великі монокристали мінералів, а іноді і металів (самородки золота). Можна отримати монокристали багатьох речовин (в тому числі і металів) штучно. Для цього доводиться дотримуватися іноді дуже тонку і досить складну технологію.
Наочним прикладом анізотропіімеханіческой міцності кристала є здатність кристалів слюди легко розщеплюватися на тонкі листочки за певним напрямом і мати достатню міцність в перпендикулярному напрямку. Монокристали деяких металів (цинку, вісмуту, сурми) теж досить легко сколюються за певними площинах. Площина відколу при цьому є гарне дзеркало. Відомі приклади анізотропії електричних властивостей п'єзоелектричних кристалів, анізотропія оптичних властивостей (подвійне променезаломлення). Дослідження показали, що кристали можуть мати анізотропією теплопровідності, електропровідності, магнітних властивостей та ін.
У чому ж причина анізотропії кристалів? Причина анізотропії полягає в тому, що кристали мають строго впорядковане будова. Найважливішим наслідком впорядкованої структури є анізотропія фізичних властивостей кристала.
Пояснимо сказане рис. 1.15, на якому зображена схема розташування атомів в кристалі. Площина малюнка збігається з однією з площин, що проходить через вузли кристалічної решітки. Можна сказати, що кристал являє собою пачку таких площин, що лежать як аркуші паперу в книзі.
Якщо провести розтин такого кристала площинами, перпендикулярними площині креслення, то в залежності від орієнтації площин перетину густота розташування атомів на них буде різною. На рис. 1.15 напрямки січних площин зображені суцільними лініями. З малюнка добре видно, що щільність «населення» площин атомами різна; якщо розташувати ці площини в порядку убування поверхневої густини атомів, то вийде наступний ряд: (010) (100) (110) (120) (320)
Разом з тим видно, що відстані між суміжними січними площинами тим більше, чим щільніше «населеність» їх атомами.
Легко уявити собі, що в найбільш щільно заповнених площинах атоми міцніше пов'язані один з одним, так як відстані між ними менше. З іншого боку, найбільш щільно заповнені площині, будучи віддаленими одна від одної на відносно великі відстані, ніж мало заселені площині, будуть слабкіше пов'язані один з одним. Отже, наш умовний кристал має анізотропією механічної міцності: найлегше його розколоти по площині (010).
На підставі викладеного можна зробити узагальнення, що і інші фізичні властивості кристала (теплові, електричні, магнітні, оптичні) можуть бути різними за різними напрямками.
Анізотропія фізичних властивостей кристалів використовується в техніці, що базується на застосуванні монокристалів (напівпровідникова електроніка, електро-і радіотехніка, кристалооптика і ін.). Монокристалічні елементи напівпровідникових приладів, стабілізаторів частоти, п'єзодатчиків, оптичних приладів (згадайте, наприклад, пристрій прізмиНіколя) виготовляються із суворим урахуванням кристаллографического напрямки. Для цих цілей потрібно виготовити монокристаллический зразок не тільки певної чистоти, форми і розмірів, але і з потрібною орієнтацією кристалографічних осей.